DE10149620A1

DE10149620A1 - Current-heat solar collector has photovoltaic arrangement that is at least partly transparent for at least part of solar spectrum arranged between reflector and fluid line

Info

Publication number: DE10149620A1
Application number: DE10149620A
Authority: DE
Inventors: Michael Fleck-Vetter
Original assignee: VETTER GES fur MEDIZINISCHE D
Current assignee: VETTER GES fur MEDIZINISCHE D
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-04-10

Abstract

The solar system has a fluid line (4) and a reflector arrangement (3) focusing solar energy onto the fluid line. A photovoltaic arrangement (20) that is at least partly transparent for at least part of the solar spectrum is arranged between the reflector and the fluid line. The photovoltaic arrangement is arranged on the outside of the fluid lien and is in thermal contact with the fluid line.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches. Damit befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Optimierung der Solarenergienutzung. The present invention relates to an arrangement according to General term of the independent claim. Deals with this the present invention with the optimization of Solar energy use.

Es sind derzeit Photovoltaik-Anlagen bekannt, deren großflächige Solarzellenmodule auf Dächern, an Fassaden oder freistehend angeordnet werden. Problematisch ist, dass diese Solarzellen nur einen Teil der einfallenden Energie nutzen und überdies teuer sind; die Kosten der Photovoltaik-Anlage sind partiell bedingt durch die Kosten der Produktion der eigentlichen Photovoltaik-Elemente, es kommt aber ein großer Kostenanteil bis zur fertigen Photovoltaik-Anlage durch die erforderliche Montage in Rahmen, deren Aufstellung usw. hinzu. There are currently known photovoltaic systems large-area solar cell modules on roofs, on facades or be arranged free-standing. The problem is that this Solar cells use only part of the incident energy and are also expensive; are the cost of the photovoltaic system partly due to the cost of producing the actual photovoltaic elements, but there is a big one Cost share up to the finished photovoltaic system by required assembly in frames, their installation, etc.

Weiter sind Sonnenkollektoren bekannt, mit denen Solarenergie thermisch genutzt wird, indem ein Fluid, welches in einer Leitung geführt wird, durch Solareinstrahlung erwärmt wird. Nachteilig ist hierbei einerseits wiederum der in vielen Breitengraden unzureichende Wirkungsgrad und andererseits die zu hohen Kosten je gewonnener Wärme. Furthermore, solar panels are known with which solar energy is used thermally by a fluid, which in a Line is heated by solar radiation. On the one hand, the disadvantage here is that in many Latitudes insufficient efficiency and on the other hand the at high cost per heat gained.

Es sind bereits nachführbare Sonnenkollektoren bekannt, die darauf zielen, die Sonnenenergie optimal in Fluidleitungen, durch welche des zu erwärmende Fluid geführt wird, einzukoppeln. Erwähnt wird in diesem Zusammenhang die hiermit vollumfänglich zu Offenbarungszwecken eingegliederte DE 199 16 514 des gleichen Anmelders. There are already known trackable solar panels that aim to optimize solar energy in fluid lines, through which the fluid to be heated is led, couple. In this context it is mentioned that DE 199 16 514 fully incorporated for disclosure purposes from the same applicant.

Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen. The aim of the present invention is to create something new for the to provide commercial application.

Das Ziel wird erreicht mit dem Merkmal des unabhängigen Anspruches. Bevorzugte Ausführungsformen befinden sich in den Unteransprüchen. The goal is achieved with the characteristic of independent Claim. Preferred embodiments are in the Dependent claims.

Ein erster grundlegender Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass bei einer Solaranlage mit einer Fluidleitung und einer auf diese Solarenergie bündelnden Reflektoranordnung zwischen Reflektor und Fluidleitung ein, zumindest für Teilbereiche des Solarspektrums, wenigstens teiltransparentes Photovoltaikmittel angeordnet ist. A first basic idea of the present invention is therefore that in a solar system with a Fluid line and a bundling on this solar energy Reflector arrangement between reflector and fluid line, at least for parts of the solar spectrum, at least partially transparent photovoltaic means is arranged.

Wesentlich ist also, dass mit der vorliegenden Erfindung ausgenützt wird, dass eine Solarzelle bzw. ein Photovoltaikmittel nicht vollständig in der Lage ist, das gesamte solare Spektrum zur Stromerzeugung zu nutzen. Es wird vorgeschlagen, demgemäß das Photovoltaikmittel teiltransparent auszubilden, damit insbesondere die photovoltaisch schlecht nutzbare Strahlung auf die Fluidleitung weiter gestrahlt werden kann. Während prinzipiell bereits die Anordnung eines Photovoltaikmittels, das für Teilbereiche des Solarspektrums wenigstens teiltransparent ist, zwischen Fluidleitung und Sonne dazu beiträgt, eine effizientere Nutzung der eingestrahlten Sonnenenergie zu erzielen, wird durch die Anordnung des Photovoltaikmittels zwischen Reflektor und Fluidleitung eine höhere Leistungsdichte des einfallenden Sonnenlichtes auf dem Photovoltaikmittel erzielt, was zu einer wesentlichen Steigerung bezogen auf die erforderliche Investition für das flächenmäßig kleiner zu haltende Photovoltaikmittel führt, das heißt, die Kosten je produzierter Kilowattstunde Strom sinken insgesamt. So it is essential that with the present invention is exploited that a solar cell or a Photovoltaic means is not fully able to cover the entire solar Use spectrum to generate electricity. It is suggested, accordingly to make the photovoltaic medium partially transparent, thus especially the poorly usable photovoltaic Radiation on the fluid line can be further radiated. In principle, the arrangement of a Photovoltaic agent that at least for parts of the solar spectrum is partly transparent, between the fluid line and the sun contributes to more efficient use of the irradiated Achieving solar energy is achieved through the arrangement of the A photovoltaic agent between the reflector and the fluid line higher power density of the incident sunlight on the Photovoltaic means achieved what an essential Increase based on the investment required for that leads to smaller area photovoltaic means that means that the cost per kilowatt hour of electricity produced falls all in all.

Das Photovoltaikmittel wird bevorzugt auf der Fluidleitungsaußenseite angeordnet, und zwar bevorzugt in wärmeleitendem Kontakt zur Fluidleitung. Dieser wärmeleitende Kontakt führt dazu, dass auch die in der Solarzelle umgesetzte Wärme, die nicht in Strom umgesetzt werden kann, durch das Fluid genutzt wird. Dies ist vorteilhaft, um die Gesamtlichtausbeute weiter zu erhöhen. The photovoltaic agent is preferred on the Fluid line outside arranged, preferably in a heat-conducting Contact to the fluid line. This heat-conducting contact leads to the fact that the heat converted in the solar cell, the cannot be converted into electricity by using the fluid becomes. This is beneficial to further increase the overall light output to increase.

Es ist besonders bevorzugt, wenn die Fluidleitung aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere Kupfer, hergestellt ist, da mit diesem die in dem Photovoltaikmittel erzeugte Wärme besonders gut abgeführt werden kann. It is particularly preferred if the fluid line consists of a good heat-conducting material, especially copper is because with this the generated in the photovoltaic medium Heat can be dissipated particularly well.

Das Photovoltaikmittel ist bevorzugt um einen Bereich der Fluidleitung herum gezogen. Auf diese Weise wird eine Konturanpassung erreicht, die, da die Fluidleitung typisch bereits an den Reflektor angepaßt sein wird, auch für das Photovoltaikelement optimiert ist, und zwar selbst dann, wenn, wie im Falle einer Anordnung gemäß DE 199 16 514 A1 keine Fokussierung auf die Fluidleitungswand erfolgt. Eine nicht fokussierende Konzentration von Sonnenlicht, wie sie sich ergibt, wenn die Solaranlage gemäß DE 199 16 514 A1 ausgebildet wird, ist sofort besonders vorteilhaft, weil das Photovoltaikmittel so nicht lokal überheizt. The photovoltaic agent is preferably around a range of Fluid line pulled around. In this way, one Contour adjustment achieved because the fluid line is typical will already be adapted to the reflector, also for that Is optimized, even if, as in the case of an arrangement according to DE 199 16 514 A1 none Focus on the fluid line wall. Not one focusing concentration of sunlight as it turns results if the solar system is designed according to DE 199 16 514 A1 is particularly advantageous immediately because that So photovoltaic means not locally overheated.

Das Photovoltaikelement kann insbesondere aus flexiblem und/oder biegbaren Material bestehen und/oder auf die Fluidleitung selbst aufgebracht sein, insbesondere durch Spattern oder dergleichen. The photovoltaic element can in particular be made of flexible and / or bendable material and / or on the Fluid line itself can be applied, in particular by sputtering or similar.

Sofern nicht die gesamte Länge der Fluidleitung zum Reflektor hin mit dem Photovoltaikelement belegt sein soll, ist es bevorzugt, wenn nur der Bereich der Fluideinströmseite das Photovoltaikmittel aufweist. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil im Bereich der Fluidausströmseite das Fluid bereits erwärmt ist, so dass die Photovoltaikzelle auf einer höheren Temperatur arbeiten muß, wohingegen einstromseitig die Temperatur niederer ist. Dies kann insbesondere bei sehr heißem Fluid, wie es durch besonders starke Reflektoren erhalten wird, die Stromausbeute senken, wobei allerdings zu einem herkömmlich vergleichbaren Photovoltaikmittel die Ausbeute durch den Reflektor wieder insgesamt erhöht wird. Unless the entire length of the fluid line to the reflector it should be occupied with the photovoltaic element preferred if only the area of the fluid inflow side Has photovoltaic agent. This is advantageous because the fluid is already heated in the area of the fluid outflow side is, so the photovoltaic cell at a higher Temperature must work, whereas the temperature on the inflow side is lower. This can be particularly the case with very hot fluid, how it is obtained by particularly strong reflectors that Lower electricity yield, although becoming a conventional one comparable photovoltaic means the yield through the Reflector is increased again overall.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Photovoltaikmittel insbesondere für Infrarotstrahlung eine besonders hohe Transparenz besitzt. It is particularly advantageous if the photovoltaic agent especially high for infrared radiation Has transparency.

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt: The invention is described below only by way of example Drawing described. In this shows:

Fig. 1 eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows an arrangement according to the present invention.

Nach Fig. 1 ist bei einem Sonnenkollektor, wie er insbesondere in der DE 199 16 514 A1, hiermit vollumfänglich zu Offenbarungszwecken eingegliedert ist, vorgesehen, dass auf den Fluidleitungen 4, die in einem schwenkbaren Reflektor 3 angeordnet sind, auf der dem Reflektor zugewandten Seite eine Photovoltaikbeschichtung 20 aufgebracht ist, die auf herkömmliche Weise mit elektrischen Anschlüssen versehen ist. Die Fluidleitungen 4 sind aus Kupfer, die Gestaltung ist so gewählt, dass die Photovoltaikelemente elektrisch gut und thermisch gering isoliert sind gegen die Fluidleitungen, um Kurzschlüsse oder Störpotentiale auf den Photovoltaikstrom- Speicherelementen zu vermeiden, aber eine gute Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Wie ersichtlich, ist das Photovoltaik-Element nicht über die gesamte Länge der Fluidleitungen 4 innerhalb des Reflektors gezogen, sondern nur fluideinströmseitig vorgesehen. Das Photovoltaikmittel 20 ist im Infrarotbereich teildurchlässig für das von der Sonne eingestrahlte Spektrum und im übrigen geringfügig durchlässig für sichtbares und ultraviolettes Licht. According to FIG. 1, in the case of a solar collector, as is hereby incorporated in its entirety for disclosure purposes, in particular in DE 199 16 514 A1, it is provided that on the fluid lines 4 , which are arranged in a pivotable reflector 3 , on the side facing the reflector a photovoltaic coating 20 is applied, which is provided with electrical connections in a conventional manner. The fluid lines 4 are made of copper, the design is chosen so that the photovoltaic elements are electrically well insulated and thermally slightly insulated from the fluid lines in order to avoid short circuits or interference potentials on the photovoltaic current storage elements, but to ensure good heat dissipation. As can be seen, the photovoltaic element is not drawn over the entire length of the fluid lines 4 within the reflector, but is only provided on the fluid inflow side. The photovoltaic means 20 is partially transparent in the infrared range for the spectrum irradiated by the sun and otherwise slightly transparent for visible and ultraviolet light.

Im Betrieb wird der Reflektor in bekannter Weise so nachgeführt, dass die Brennlinie innerhalb der Fluidleitung bleibt. Dabei wird bereits viel Licht auf das auf der Fluidaussenleitung fest angebrachte Photovoltaikmittel 20 eingestrahlt. Der dabei erzeugte Strom wird in üblicher Weise konditioniert und verwendet. In operation, the reflector is tracked in a known manner so that the focal line remains within the fluid line. A great deal of light is already radiated onto the photovoltaic means 20 which is fixedly attached to the fluid outer line. The electricity generated is conditioned and used in the usual way.

Betrachtungen der Ausbeute zeigen, dass gegenüber nicht in Reflektoren angeordneten Photovoltaikelementen bezogen auf die Fläche, die tatsächlich von den Photovoltaikelementen eingenommen wird, sehr gute Ausbeuten erhalten werden und im übrigen besonders durch die Wärmeabfuhr der Photovoltaikelemente in das Fluid hinein sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Die Betrachtung der Wärmeausbeute zeigt, dass durch die Anordnung des Photovoltaikmittels auf der Fluidleitungsaußenseite praktisch keine signifikante Verringerung der Wärmeerzeugung am Fluid erfolgt. Yield considerations show that compared to not in Reflectors arranged photovoltaic elements based on the area that is actually covered by the photovoltaic elements is taken, very good yields are obtained and in remaining particularly through the heat dissipation of the Photovoltaic elements in the fluid achieved very good results become. The examination of the heat yield shows that the Arrangement of the photovoltaic agent on the Fluid line outside practically no significant reduction in Heat is generated on the fluid.

Während das dargestellte Ausführungsbeispiel eine Fluidströmung von unten nach oben durch den Kollektor zeigt, kann diese auch anders geführt werden. Dann ist es insbesondere möglich, bei nicht vollständig belegter Fluidleitung im Konzentrator den mit dem Photovoltaikmittel versehenen Bereich entsprechend zu verlagern. While the illustrated embodiment is a Fluid flow from bottom to top through the collector shows these are also managed differently. Then it is special possible, if the fluid line is not fully occupied in the Concentrator the area provided with the photovoltaic agent to shift accordingly.

Claims

1. Solar system with a fluid line and a reflector arrangement focusing on this solar energy, characterized in that an at least partially transparent photovoltaic means is arranged between the reflector and the fluid line, at least for partial areas of the solar spectrum.

2. Solar system according to the previous claim, thereby characterized that the photovoltaic agent on the Fluid line outside is arranged.

3. Solar system the previous claim, characterized characterized in that the photovoltaic agent in thermally conductive Contact with the fluid line is arranged.

4. Solar system according to the preceding claim, characterized characterized that the fluid line from a well thermally conductive material, in particular copper.

5. Solar system according to the preceding claim, characterized characterized that the photovoltaic means by one Area of the fluid line is pulled around.

6. Solar system according to the preceding claim, characterized characterized in that the photovoltaic means from flexible and / or bendable material and / or on the Fluid line is sputtered.

7. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the photovoltaic agent only in Area of the fluid inflow side is arranged.

8. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the photovoltaic agent for Infrared radiation has a particularly high transparency.